SATA Express – интерфейс подключения жестких дисков и SSD накопителей к материнской плате
↑ следующая новость | предыдущая новость ↓
SATA Express – интерфейс подключения жестких дисков и SSD накопителей к материнской плате. Поддерживает хост-идентификацию возможностей устройства. Программно совместим с SATA, но в качестве несущего интерфейса используется PCI Express. Конструктивно представляет собой два рядом расположенных в длину SATA порта и разъем PCI-E, что позволяет использовать как накопители с интерфейсом SATA, так и непосредственно накопители, изначально поддерживающие SATA Express. Интерфейс SATA Express поддерживает как PCI Express-, так и SATA-устройства хранения данных, при этом используется несколько линий PCI Express и два порта SATA 6 GB/s, через тот же разъем SATA Express. Используемые линии PCI Express обеспечивают для подключения накопителей «чистый» PCI Express, без каких-либо дополнительных контроллеров. В качестве дополнительного преимущества выбор PCI Express позволяет использовать несколько линий PCI Express различных версий для увеличения полосы пропускания. Например, с помощью двух линий PCI Express 2.0 обеспечивается пропускная способность 1000 МБ/с, а при использовании двух линий PCI Express 3.0 она возрастает до 1969 МБ/с. Если же подключать накопители к SATA 6GB/s, максимальная пропускная способность не превышает 600 МБ/с.
SATA Express поддерживает следующие типы подключения накопителей:
Используется для обеспечения обратной совместимости при использовании накопителей с интерфейсом SATA 6GB/s. Возможно подключение до двух накопителей к одному разъему. Имеет самую низкую пропускную способность при использовании SATA Express, равную 600 МБ/с.
SATA Express через AHCI
Используется для подключения PCI Express SSD через драйвер AHCI. Реализует совместимость таких накопителей с устаревшими операционными системами, но серьезно ограничивает производительность накопителей.
SATA Express через NVMe
Используется для подключения PCI Express SSD через драйвер NVMe. Логический интерфейс NVM Express был разработан с нуля с учетом низких задержек и высокого параллелизма твердотельных накопителей с интерфейсом PCI Express, а также широкой распространенности многоядерных процессоров.
Что такое SATA Express?
в Компьютеры 27.09.2019 0 1,665 Просмотров
ATA Express (SATAe или Serial ATA Express) – это интерфейс шины для подключения устройств хранения данных к материнской плате компьютера, поддерживающий протоколы Serial ATA и PCI Express одновременно. Международная организация Serial ATA (SATA-IO) не так давно анонсировала Serial ATA Revision 3.2, и вместе с этим появилась первая реализация SATA Express. Вы знаете, что такое SATA Express? Это новая спецификация, в которой PCI Express и Serial ATA сочетаются с суперскоростным интерфейсом, который устраняет узкие места в SATA, с которыми мы столкнулись в большинстве современных твёрдотельных накопителей (SSD). Спецификация SATA III допускает скорость до 6 Гбит/с (600 МБ/с), что было быстрым некоторое время назад, но теперь с новым стандартом SATA Express вы можете ожидать скоростей до 16 Гбит/с (1,97ГБ/с).
SATAe-подключение
Стандарт SATA Express поддерживает как SATA, так и PCIe для хранения данных, к сожалению, вы не можете работать одновременно в тандеме. По сути, это означает, что если вы подключите устройство SATA, которое будет использовать только SATA, и если вы подключите устройство PCIe, вы будете работать только через PCIe. Накопитель сообщает хосту, является ли он PCIe SATA. Если вы используете устройство PCIe, будет доступно 2 линии PCI Express, а это означает, что вы сможете обеспечить производительность до 16 Гбит/с (1970 МБ/с) (8 Гбит/с на линию) на PCIe Gen 3.0 или до 10 Гбит/с (1000 МБ/с) на PCIe Gen 2.0. Шина PCI Express, на которой вы работаете, и то, какую шину поддерживает контроллер PCIe на устройстве хранения.
Чипсеты серии Intel 9 будут изначально поддерживают одно устройство SATA Express, так что будьте готовы услышать всё о SATA Express в течение многих лет. Реализация Intel SATA Express использует пару линий PCH PCIe Gen 2 вместе с двумя портами SATA III для SATA Express. Это означает, что скорость передачи данных ограничена 10 Гбит/с (1000 МБ / с). Также это означает, что вы не будете использовать всю мощь спецификации SATA Express прямо сейчас, так как линии PCIe Gen 3 не используются, но это на 67% быстрее, чем у одного SATA III. Когда речь заходит о реальной производительности последовательного чтения/записи, вы получаете до 745/809 МБ/с на диске SATA Express, таком как ASUS Hyper Express, который использует пару SSD-дисков mSATA в RAID для получения этой производительности. ASUS говорит, что пользователи их плат с SATA Express и приводом Hyper Express смогут переместить файл с фильмом размером 10 ГБ примерно за 10 секунд. Запуск пары SSD-дисков SATA III в RAID, которые способны насыщать шину SATA III, аналогичен этому, но он находится в том же парке, что и устройство SATAe, способное максимально использовать шину.
Пользователи компьютеров смогут получить производительность SATA Express 2000 МБ/с, когда компании, выпускающие чипсеты и контроллеры, перейдут на линию PCIe Gen 3. Некоторые могут быть разочарованы этим, но сегодня это не имеет особого значения, так как нет доступных конструкций PCIe Gen 3 PCH или контроллеров SSD, и вам необходимо обновить оба этих компонента, чтобы приблизиться к теоретическому пределу в 20 Гбит/с. Очевидно, что Intel уже поддерживает SATA Express в следующих чипсетах 9 серии, но мы очень сомневаемся, что AMD представит поддержку SATA Express в любых чипсетах или процессорах SoC. О том, когда выйдет PCIe Gen 3.0, пока нет ни слова и когда он будет включен на стороне чипсета, но мы знаем, что Intel, LSI/SandForce, Marvell и Samsung работают над контроллерами PCIe Gen 2 x4 и PCIe Gen 3. Тот, который должен появиться на рынке позже в этом году – это LSI SandForce SF3700 Flash Controller.
В связи с тем, что SATA Express поддерживает как сигнализацию SATA, так и PCIe, а также устаревшие разъемы SATA, существует множество вариантов конфигурации, доступных производителям материнских плат и устройств, когда речь идёт о разъемах. Вы также можете увидеть, что производители плат используют сторонние контроллеры, позволяющие использовать более одного разъема SATA Express на материнских платах.
На изображении выше показан разъём, который предназначен для подключения к устройству PCIe. Разъем (b) будет частью кабельной сборки для приема этого разъёма или стандартного разъема SATA, а разъем (c) будет подключаться к объединительной плате или материнской плате для приема разъёма (a) или стандартного разъема SATA. Два последних разъема представляют собой сопряженную пару, предназначенную для подключения кабеля (e) к системным платам настольного ПК (d).
Вот пример настоящего кабеля SATA Express и накопителя, на которые мы потратили немного времени.
Одна из действительно полезных особенностей разъёма для данных SATA Express заключается в его обратной совместимости. Таким образом, если вы не используете стандартный 3,5-дюймовый разъём данных SATA, вы можете использовать два стандартных порта данных SATA для подключения устаревших устройств к системе. Следует отметить, что кабель SATA Express обеспечивает питание, поэтому есть конец, который необходимо подключить к источнику питания через 15-контактный разъем SATA или 4-контактный разъем Molex, поскольку для устройств SATAe потребуется питание. Похоже, что кабели SATA Express не будут поставляться с материнской платой, а скорее будут поставляться с устройством SATA Express, либо на данный момент их придётся приобретать самостоятельно.
Разъем SATAe довольно массивный, его длина составляет почти два дюйма, и не каждая система малого форм-фактора (SFF) может уместиться на разъеме SATA Express на плате, поскольку для него не хватает места. Похоже, что многие компании пропускают интерфейс SATA Express и используют слот m.2 на платах mini-ITX из-за ограниченного пространства доступных материнских плат. M.2 – это просто форм-фактор, а также часть стандарта SATA Express.
SATA Express также поддерживает различные интерфейсы хост-контроллера. У вас есть обычная поддержка AHCI (Advanced Host Controller Interface), но SATA Express также поддерживает энергонезависимую память Express (NVMe). NVMe выглядит действительно многообещающе, так как он был спроектирован с нуля для твёрдотельных накопителей и систем хранения PCIe.
Мы надеемся, что это поможет ответить на некоторые вопросы, которые у вас есть о SATA Express, и если у вас всё ещё есть открытые вопросы, пожалуйста, задавайте их, и мы постараемся ответить на них для Вас!
Что такое sata express на материнской плате
На сайте AnandTech появилась обширная статья озаглавленная «Тестирование SATA Express и почему мы нуждаемся в быстрых SSD». Текста много, по делу почти всё, но мы постараемся сделать наиболее интересные выжимки из этой заметки и донести главное. Начнём с того, что перейдя с жёсткого диска на SSD многие считают, что счастье наступило и большего не надо. Наши коллеги на пальцах пытаются донести мысль, что это не так. Когда «вау-эффект» от обладания SSD проходит, обнаруживаются задачи, решить которые можно только с помощью более производительных твёрдотельных накопителей. Ниже приведём несколько примеров.
реклама
Во-первых, более производительные накопители смогут быстрее выполнять возникшую задачу и дольше находиться в режиме простоя, что снизит среднее потребление и увеличит продолжительность автономной работы от батарей (в статье этот тезис подкреплён теоретическими расчётами). Во-вторых, работа с видеопотоками разрешением 4K (3840 x 2160, 12-бит RGB) в случае несжатого видео требует пропускной способности на уровне 900 Мбайт/с. В случае обработки нескольких потоков сразу даже сжатое видео превысит возможности современных интерфейсов. Конечно, всегда есть RAID, но это дороже, чем один скоростной SSD. В-третьих, необходим переход с программного интерфейса AHCI (Advanced Host Controller Interface) на интерфейс NVMe (Non-Volatile Memory Express). Главное при этом, что будет достигнуто, это снижение задержек при обращении к SSD с 6 мкс до 2,8 мкс. Также за счёт NVMe будет полнее использоваться процессор, поскольку глубина очереди и команды расширены до 64 тысяч операций.
В ближайшей перспективе SSD станут быстрее за счёт перехода на интерфейс SATA Express (SATAe). Ресурс получил для тестирования опытную материнскую плату компании ASUS — модификацию Z87 Deluxe с контроллером SATAe ASMedia ASM106SE. В качестве тестового SSD использовался накопитель Plextor 256GB M6e PCIe SSD (контроллер Marvell 88SS9183), который имеет интерфейс PCIe 2.0 x2. Для имитации интерфейса SATAe использовалась специальная дочерняя плата. Как показало тестирование, задержек при обращении процессора к накопителю практически не было. Обе задействованные линии PCI Express 2.0 работали на скорости, близкой к эффективной. И это не смотря на то, что между SSD и центральным процессором был мост ASMedia (подробно см. в оригинальной статье).
Добавим, для организации интерфейса SATAe на опытной плате был использован составной кабель из трёх независимых разъёмов, который в финальной версии превратится в кабель с одной общей колодкой. Для SATA-накопителей совместимость кабелей сохранится, тогда как для PCIe-накопителей в стандарте SATAe понадобятся расширенные кабели. Также такие кабели получат дополнительный разъём для подключения внешнего питания, поскольку в стандарте SATAe не предусмотрена подача напряжения через общий интерфейс, как это сделано в случае привычного интерфейса PCI Express. Это означает, что кабели SATAe будут несколько дороже кабелей SATA.
Интерфейс SATA Express впервые появился на материнской плате (обновление)
Под термином «SATA Express» (если вкратце: SATAE) скрывается спецификация SATA 3.2, разработанная SATA-IO (Serial ATA International Organization), которую вот уже несколько месяцев горячо обсуждают в Интернете. Новая функция сочетает интерфейсы SATA и PCIe, что позволяет значительно увеличить производительность совместимых SSD. Напомним, что SSD нынешнего поколения упираются в возможности интерфейса SATA 6G. Сочетая две ранее независимые технологии, мы можем значительно увеличить потенциал интерфейса. Если быть более конкретным, то одна или две линии PCIe 3.0 уже вполне достаточны для обеспечения высокой пропускной способности 8 Гбит/с (1 Гбайт/с) или 16 Гбит/с (2 Гбайт/с), соответственно.
Наши коллеги с ресурса TweakTown опубликовали фотографии материнской платы, на которой можно рассмотреть два порта SATAE. Как можно видеть, материнская плата изготовлена ASUS, судят по расцветке, она принадлежит к семейству Z87. Но пока не совсем понятно, какой чипсет установлен на материнскую плату. Возможно, перед нами прототип материнской платы с чипсетом Intel 9 Series в виде Z97 или H97 PCH. Честно говоря, фотографии только добавляют путаницы, так как в прошлом месяце вышли новости, судя по которым в следующем году в семействе чипсетов Intel 9 Series не будет «родной» поддержки SATA Express.
На фотографии можно видеть два разъёма SATAE. Они состоят из обычных портов SATA и разъёма PCIe. Спецификация SATA 3.2 таким образом обеспечивает обратную совместимость, так как вы можете пользоваться обычными интерфейсами SATA (в каждом интерфейсе SATAE). Также можно видеть, что реализация SATAE здесь не «родная», используется дополнительный чип, располагающийся на фотографии выше как раз под кулером PCH. На плату установлен контроллер ASMedia ASM106SE-SATAE, который поддерживает оба режима (8 Гбит/с и 16 Гбит/с).
Первые тесты были проведены с накопителем ASUS RAIDR Express, по информации ASUS он обеспечивает скорость чтения до 830 Мбайт/с и записи до 810 Мбайт/с, накопитель был установлен на отдельную тестовую плату. Но результаты производительности пока не объявлены. Но можно предположить, что твёрдотельный накопитель работал на полных спецификациях ASUS. В целом, пока неизвестно, когда на рынок выйдут первые материнские платы с SATAE. Теоретически поддержка интерфейса возможна и на современных платах на чипсетах Intel 8 Series, хотя в данном случае придётся использовать дополнительный чип, как показанный на фотографиях ASM106SE.
Обновление:
Между тем наши коллеги с сайта TweakTown опубликовали статью, посвященную SATAE, где приводятся дополнительные детали. Материнская плата теперь известна. Использовался прототип на современном чипсете Intel Z87 PCH с названием «Z87-Deluxe/SATAEXPRESS». В статье также указывается, как на прототипе выполняется подключение двух интерфейсов SATAE. Один из двух портов SATAE напрямую подключен к чипсету Z87 PCH, на него выделяется две линии PCIe 2.0. Второй интерфейс SATAE реализован через контроллер ASMedia ASM106SE.
А теперь остаётся главный вопрос. Если уже на материнских платах с чипсетом Intel 8 Series возможна поддержка SATAE, то будет ли она реализована в грядущих чипсетах Intel 9 Series? Как можно видеть, технически поддержку функции SATAE можно интегрировать и на современные материнские платы.
Что такое контроллер SATA Express?
SATA или Serial ATA добились востребования в файловых хранилищах компьютера. Стандартизация интерфейса обеспечивает простоту установки и совместимость между компьютерами и устройствами хранения. Проблема состоит в достижении предела пропускной способности популярного SATA.
SATA или PCI-Express соединение
Существующие спецификации SATA 3.0 были ограничены пропускной способностью всего 6,0 Гбит/с, что соответствует примерно 750 МБ/с. Теперь с накладными расходами на интерфейс и остальные моменты. Это означает, что эффективная производительность была ограничена только 600 МБ/с.
Многие из нынешних поколений твердотельных накопителей достигли этого предела и нуждаются в некоторой форме более быстрого интерфейса. Спецификация SATA 3.2, частью которой считается SATA Express, представляет новое средство связи между компьютером и устройствами, позволяя устройствам выбирать, использовать ли существующий метод SATA, обеспечивая обратную совместимость со старыми устройствами или использовать быструю PCI Sata.
Шина PCI-Express традиционно использовалась для связи между процессором и периферийными устройствами, такими как графические карты, сетевые интерфейсы, порты USB и т.д.
С действующими стандартами PCI-Express 3.0, одна линия слота PCI-Express может обрабатывать до 1 гб/с делает это быстрее, чем текущий интерфейс SATA. Этого не возможно достичь на одной линия PCI-Express, но устройства могут использовать несколько линий. Согласно спецификациям SATA Express, накопитель с новым интерфейсом может использовать две линии PCI-Express (часто называемые x2), чтобы иметь потенциальную полосу пропускания 2 гб/с, что почти в три раза превышает скорость предыдущих SATA 3.0.
Новый разъем SATA Express
Теперь новый интерфейс также требует нового разъема. Это может выглядеть несколько похоже, потому что разъем фактически объединяет два разъема данных SATA вместе с третьим немного меньшим разъемом, который имеет общее с коммуникациями на основе PCI-Express. Два разъема SATA на считаются полностью функциональными портами SATA 3.0. Один разъем SATA Express на компьютере может поддерживать два старых порта SATA. Проблема возникает, когда вы хотите подключить в разъем более новый накопитель на основе SATA Express. Все разъемы SATA Express будут использовать доступную ширину независимо от того, использует ли диск старую связь SATA или новую PCI-Express. Один SATA Express может обрабатывать либо два диска SATA, либо один диск SATA Express.
Так почему же диск SATA Express на основе PCI-Express не использует только один третий разъем, а не два порта SATA? Это связано с тем, что накопитель на основе SATA Express может использовать любую технологию, поэтому он должен иметь интерфейс с обеими. Многие порты SATA связаны с линией PCI-Express для связи с процессором. Используя интерфейс PCI-Express напрямую с диском SATA Express, вы в используете два порта SATA на материнской плате.
Ограничения интерфейса команд
Есть небольшая проблема. Это новая технология, и в результате она не встроена в большинство существующих на рынке операционных систем. Большинству потребуется установить в них дополнительные драйверы, чтобы диски могли использовать новую технологию NVMe. Развертывание быстрой производительности для дисков SATA Express может занять некоторое время, так как программное обеспечение должно стать более зрелым, как в первом представлении AHCI. Но SATA Express позволяет дискам использовать любой из этих двух методов. Поэтому вы все еще можете использовать новую технологию сейчас с драйверами AHCI и, возможно перейти к более новым стандартам NVMe для повышения производительности, или потребуется переформатировать диск.
Функции, добавленные в SATA Express через SATA 3.2
Пользователи SSHD (твердотельные гибридные накопители) также получат выгоду от новых стандартов, поскольку они внедрили новый набор оптимизаций. В текущих реализациях SATA контроллер накопителя будет определять, какие элементы должны и не должны кэшироваться, основываясь на том, что он видит, как запрашивается. Благодаря новой структуре операционная система может по существу сообщать контроллеру накопителя, какие элементы он должен хранить в кэше, что уменьшает количество служебных данных на контроллере накопителя и повышает производительность.
Есть функция для использования с настройками дисков RAID. Одной из целей RAID считается избыточность данных. В случае отказа диска его можно заменить, а затем данные будут восстановлены из данных контрольной суммы. Они создали новый процесс в стандартах SATA 3.2, который может улучшить процесс восстановления, распознавая, какие данные повреждены, а какие нет.
Реализация и почему этого не произошло
SATA Express считают официальным стандартом с конца 2013 года, но он не начал проникать в компьютерные системы до выпуска чипсетов Intel H97/Z97 весной 2014 года. Даже с материнскими платами, имеется новый интерфейс, но на момент запуска нет дисков, которые могут использовать новую технологию. Это связано с поддержкой операционной системой новой очереди команд, чтобы в полной мере использовать SATA Express. Текущие реализации позволяют использовать разъемы SATA Express с существующими дисками SATA. Это поможет упростить внедрение для тех, кто приобрел технологию сейчас, когда диски станут доступны.
Причина того, что интерфейс не стал популярным, считается интерфейс M2. Это используется исключительно для твердотельных накопителей, которые имеют меньший форм-фактор, и используется в ноутбуках, но также и в настольных системах. Жестким дискам по-прежнему не хватает стандартов SATA. M.2 обладает большей гибкостью, поскольку не зависит от более крупных дисков, но может использовать четыре линии PCI-Express, что означает более быстрые диски, чем две линии SATA Express. На этом этапе потребители могут никогда не увидеть, что SATA Express будет принят.
